Balancing Activity and Selectivity in Two‐Electron Oxygen Reduction through First Coordination Shell Engineering in Cobalt Single Atom Catalysts

催化作用 选择性 化学 过氧化氢 电化学 吸附 密度泛函理论 氧气 无机化学 物理化学 计算化学 有机化学 电极
作者
Kai Sun,Ruihu Lu,Yuge Liu,J. K. G. Webb,Muhammad Hanif,Yufei Zhao,Ziyun Wang,Geoffrey I. N. Waterhouse
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (5): e202416070-e202416070 被引量:29
标识
DOI:10.1002/anie.202416070
摘要

Abstract The electrochemical two‐electron oxygen reduction reaction (2e − ORR) offers a potentially cost‐effective and eco‐friendly route for the production of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). However, the competing 4e − ORR that converts oxygen to water limits the selectivity towards hydrogen peroxide. Accordingly, achieving highly selective H 2 O 2 production under low voltage conditions remains challenging. Herein, guided by first‐principles density functional theory (DFT) calculations, we show that modulation the first coordination sphere in Co single atom catalysts (Co−N−C catalysts with Co‐N x O 4‐x sites), specifically the replacement of Co−N bonds with Co−O bonds, can weaken the *OOH adsorption strength to boost the selectivity towards H 2 O 2 (albeit with a slight decrease in ORR activity). Further, by synthesizing a series of N‐doped carbon‐supported catalysts with Co‐N x O 4‐x active sites, we were able to validate the DFT findings and explore the trade‐off between catalytic activity and selectivity for 2e − ORR. A catalyst with trans ‐Co‐N 2 O 2 sites exhibited excellent catalytic activity and H 2 O 2 selectivity, affording a H 2 O 2 production rate of 12.86 and an half‐cell energy‐efficiency of 0.07 during a 100‐hours H 2 O 2 production test in a flow‐cell.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
大个应助huqin采纳,获得10
刚刚
桫椤完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
soilman发布了新的文献求助10
1秒前
YanHv1发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
生动广缘完成签到,获得积分10
2秒前
zzr发布了新的文献求助10
2秒前
辉辉发布了新的文献求助10
2秒前
李雪宁发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
健康的梦旋完成签到,获得积分10
4秒前
英姑应助樂乐采纳,获得10
4秒前
DKJ应助舒适的飞鸟采纳,获得10
4秒前
5秒前
ren发布了新的文献求助10
5秒前
沁一完成签到,获得积分10
5秒前
桫椤发布了新的文献求助10
5秒前
丘比特应助乄乄采纳,获得10
6秒前
月蚀六花发布了新的文献求助10
6秒前
寻雯静应助木核桃采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
linyuping发布了新的文献求助10
7秒前
bkagyin应助激动的寄松采纳,获得10
7秒前
Lanyiyang发布了新的文献求助10
8秒前
苗笑卉发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
echo发布了新的文献求助10
10秒前
能干依萱完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
Pediatric Dermoscopy Trichoscopy & Onychoscopy 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Clinical effects of budesonide oxygen driving atomization on patients with chronic obstructive pulmonary disease at acute exacerbation phase 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7568607
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9148507
关于积分的说明 19564975
捐赠科研通 7154729
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3263092
关于科研通互助平台的介绍 2429072
邀请新用户注册赠送积分活动 2253318